Mudanças de estado físico

Guia de estudo · Revisado em 16/09/2026

BNCC · EM13CNT101

A mesma água ferve a 100 °C na praia, a 96 °C em Brasília, a 88 °C em La Paz e a 120 °C dentro da panela de pressão; o gelo seco some sem fazer poça; um fio com pesos atravessa um bloco de gelo sem cortá-lo. Por que a temperatura de uma mudança de fase é função da pressão, e não uma constante da substância, e como o diagrama de fases prevê o que acontece em cada pressão?

O que você vai aprender

  • Nomear as seis mudanças de fase (fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação e sublimação inversa), identificar a direção de cada uma e o sinal do calor trocado (endotérmica ao desmontar organização; exotérmica ao montar), distinguindo evaporação, ebulição e calefação como espécies de vaporização.
  • Explicar o patamar de temperatura de uma substância pura mudando de fase a pressão constante, com as duas fases coexistindo, e ler curvas de aquecimento temperatura × tempo (largura do patamar = mL/P) e temperatura × energia, obtendo calor latente e calor específico a partir do gráfico.
  • Relacionar a temperatura de ebulição à pressão externa (panela de pressão ≈ 120 °C a 2 atm; Brasília ≈ 96 °C; La Paz 88 °C; Everest 71 °C; cerca de 1 °C a cada 300 m) e usar essa relação para julgar itens sobre cozimento, altitude e energia absorvida até evaporar.
  • Definir pressão de vapor como a pressão do vapor em equilíbrio com o líquido, função só da temperatura, e enunciar a condição de ebulição p_v(T) = p_ext, aplicando-a à panela, à montanha e à água que ferve fria numa câmara de vácuo.
  • Distinguir evaporação (superfície, qualquer temperatura, acelerada por temperatura, área, vento e ar seco, resfria o líquido) de ebulição (toda a massa, temperatura fixada pela pressão), reconhecendo qual das duas está em jogo em itens sobre varal, suor, ciclo da água, panela e caldeira.
  • Ler o diagrama de fases p × T: regiões, curvas de fusão, vaporização e sublimação, ponto triplo (água: 0,01 °C e 0,006 atm) e ponto crítico (água: 374 °C e 218 atm); interpretar aquecimento isobárico, compressão e descompressão isotérmicas como movimentos no mapa e localizar estados metaestáveis.
  • Explicar a anomalia da água (gelo menos denso que o líquido, curva de fusão inclinada para a esquerda: mais pressão, fusão mais baixa), o regelo do fio que atravessa o gelo e o tamanho real do efeito (≈ 135 atm por grau), e contrastar com o CO₂, cujo ponto triplo (−56,6 °C, 5,1 atm) fica acima de 1 atm, razão de o gelo seco sublimar em vez de derreter.
  • Reconhecer sobrefusão, superaquecimento e calefação como estados ou regimes em que a mudança de fase atrasa por falta de núcleo, e definir umidade relativa como fração da pressão de vapor de saturação, com o ponto de orvalho como a temperatura em que ela chega a 100 %.
  • Evitar os erros que a banca planta: 'a água sempre ferve a 100 °C', evaporação confundida com ebulição, temperatura que 'sobe' no patamar, sinal do calor na condensação, regra da pressão aplicada à fusão da água no sentido errado, 'gelo seco derrete' e umidade relativa lida como quantidade de vapor.

Um termômetro de cozinha mergulhado numa panela aberta, ao nível do mar, marca 100 °C quando a água começa a borbulhar e continua marcando 100 °C com a chama no máximo: o gás a mais só apressa o vapor, não esquenta a água. Troque a tampa pela de uma panela de pressão e a leitura muda: o vapor preso empurra a pressão para cima e a mesma água só entra em ebulição perto de 120 °C; é por isso, e não por algum efeito mecânico da pressão, que o feijão fica pronto antes. Suba a serra e o efeito se inverte: em Brasília, a 1 170 m, a água borbulha a cerca de 96 °C; em La Paz, a 3 600 m, a 88 °C, e o macarrão pede paciência. Um bloco de gelo seco esquecido na bancada não deixa poça nenhuma: vira fumaça branca e desaparece. E uma garrafa de água que passou horas no congelador pode sair de lá líquida a −5 °C e congelar inteira ao primeiro toque. As cinco cenas obedecem a uma única regra: a temperatura de uma mudança de fase é função da pressão, não uma constante da substância, e às vezes depende ainda de a fase nova encontrar por onde começar.

Esta página é o mapa dessas mudanças. Primeiro os nomes das seis transições e o sinal do calor em cada uma; depois o patamar de temperatura, que a prova cobra em vocabulário exato; depois a ideia central, a pressão de vapor, que explica a panela, a montanha e a diferença entre evaporar e ferver; e, por fim, o diagrama de fases, o gráfico pressão × temperatura em que tudo isso vira leitura de mapa, inclusive a esquisitice da água, cujo gelo derrete quando apertado, e o gelo seco, que nunca derrete ao ar livre. As contas de quanto calor custa derreter ou evaporar (Q=mLQ = mL) e os balanços com gelo na água pertencem à página vizinha calorimetria; o que temperatura é e como se mede está em temperatura e calor. Aqui essas ideias entram só pelo nome.

Três estados, seis nomes e um sinal

Sólido, líquido e gás são três modos de a mesma substância se organizar. No sólido, as partículas vibram em torno de posições fixas; no líquido, deslizam umas sobre as outras mantendo contato; no gás, voam livres e só se encontram em colisões. Passar de um modo a outro tem nome próprio, e a prova cobra o nome e a direção.

As seis mudanças de fase e o sinal do calor
de → para nome a substância…
sólido → líquido fusão recebe calor (endotérmica)
líquido → sólido solidificação cede calor (exotérmica)
líquido → gás vaporização (evaporação, ebulição ou calefação) recebe calor
gás → líquido condensação (liquefação) cede calor
sólido → gás sublimação recebe calor
gás → sólido sublimação inversa (deposição, ressublimação) cede calor

A regra do sinal é uma só: desmontar organização custa energia; montar organização devolve energia. Fundir, vaporizar e sublimar afastam as partículas e vencem as forças que as mantinham juntas: a substância absorve calor da vizinhança. Solidificar, condensar e depositar são o caminho de volta: a substância libera para a vizinhança exatamente a energia que tinha absorvido. A quantidade é a mesma nos dois sentidos, por grama: o calor latente LL da transição, 80 cal/g para a água fundir ou congelar, 540 cal/g para ferver ou condensar a 100 °C.

Dois nomes merecem cuidado. Vaporização é o nome do gênero: toda passagem de líquido a gás. Evaporação (lenta, só na superfície, em qualquer temperatura), ebulição (com bolhas em toda a massa, numa temperatura definida) e calefação (a gota que salta na chapa quente) são as três espécies, e a diferença entre as duas primeiras rende itens inteiros, adiante. Condensação é o que embaça o espelho do banheiro, molha a lata gelada e forma as nuvens; sublimação é o que faz o gelo seco fumegar e a naftalina sumir do armário.

Três caixas em linha, sólido, líquido e gás, ligadas por setas. As setas para a direita, fusão, vaporização e, por baixo, sublimação, estão marcadas como absorve calor, com o calor latente da água em cada uma: 80 calorias por grama na fusão, 540 na vaporização e cerca de 680 na sublimação. As setas de volta, solidificação, condensação e sublimação inversa, estão marcadas como libera calor, com os mesmos valores. Um esquema de partículas acima de cada caixa mostra a organização em rede no sólido, o contato desordenado no líquido e a dispersão no gás.
As seis mudanças de fase da água a 1 atm. Ida e volta custam o mesmo por grama: o que a fusão absorve (80 cal/g) a solidificação devolve; o que a vaporização absorve (540 cal/g) a condensação devolve. A sublimação custa aproximadamente a soma. Diagrama autoral.
O vapor queima mais que a água fervente

Água a 100 °C que cai na mão cede calor sensível enquanto esfria até a temperatura da pele: cerca de 60 cal por grama. Vapor a 100 °C que toca a mão primeiro condensa, e cada grama devolve 540 cal só nessa mudança de fase, antes de começar a esfriar como água. É por isso que a queimadura pelo vapor da panela é muito pior que a de um respingo de água fervente com a mesma massa: a condensação é exotérmica, e o sinal do calor não é detalhe de vocabulário. O mesmo sinal, no sentido inverso, é o que faz a evaporação do suor esfriar a pele.

Na prova. A banca gosta de trocar o vocabulário da Física pelo da Química. Em 2015, num bloco sobre a termelétrica que queima carvão para ferver água na caldeira, o item 87 afirmava: “Na primeira etapa, o processo de transformação de água em vapor é endotérmico”. Certo: vaporizar custa mLmL, sempre positivo para a substância; endotérmico é “absorve energia”. O vizinho, item 86, descrevia o condensador: o vapor, “em temperatura e pressão menores, deixa a turbina e passa através de um condensador, onde retorna à forma líquida”. Também certo, e é a metade exotérmica do ciclo: a energia que a caldeira pôs na vaporização sai no condensador para a água do rio. Já na 1.ª etapa de 2012, um item chamou a evaporação do suor de “processo exotérmico”: errado, o suor esfria o corpo justamente porque absorve calor dele para evaporar.

Durante a mudança de fase, a temperatura para

Aqueça gelo a −20 °C com um fogareiro de potência constante e anote a temperatura minuto a minuto. Ela sobe, para em 0 °C durante um bom tempo, volta a subir, para de novo em 100 °C durante um tempo muito maior e só então sobe de novo, agora como vapor. Os dois trechos horizontais são os patamares: o fogareiro continua entregando a mesma energia por segundo, mas nada dela vira agitação. Toda ela está sendo gasta em desmontar a rede do gelo, depois em separar as moléculas do líquido.

Patamar: temperatura constante e duas fases coexistindo

Enquanto uma substância pura muda de fase a pressão constante, sua temperatura fica fixa na temperatura da transição e as duas fases coexistem: gelo e água a 0 °C, água e vapor a 100 °C. O calor recebido nesse trecho é o calor latente, Q=mLQ = mL, proporcional só à massa que muda de fase; a temperatura não entra na conta porque não varia. Fora do patamar, o calor é sensível, Q=mc ΔTQ = mc\,\Delta T, e a temperatura sobe. Nunca os dois no mesmo trecho.

água (1 atm) valor
temperatura de fusão 0 °C
calor latente de fusão LfL_f 80 cal/g =334= 334 J/g
temperatura de ebulição 100 °C
calor latente de vaporização LvL_v 540 cal/g =2 260= 2\,260 J/g (a 100 °C); ≈ 580 cal/g a 37 °C
calor latente de sublimação do gelo ≈ 680 cal/g (≈ Lf+LvL_f + L_v, com o Lv≈600L_v \approx 600 cal/g que vale perto de 0 °C)
outros: etanol ferve a 78 °C, Lv=204L_v = 204 cal/g
chumbo funde a 327 °C, Lf=5,9L_f = 5{,}9 cal/g
nitrogênio ferve a −196 °C

Repare na desproporção: vaporizar um grama de água custa quase sete vezes mais que derretê-lo (540 contra 80) e mais que aquecer esse grama de 0 a 100 °C (100 cal). Num gráfico da temperatura contra o tempo a potência constante, isso aparece como um patamar de ebulição muito mais comprido que o de fusão, e a largura do patamar mede a energia latente, desde que se conheça a potência.

Gráfico da temperatura em graus Celsius contra o tempo em segundos para quinhentos gramas de água aquecidos por um fogareiro que entrega duzentas e cinquenta calorias por segundo. Cinco trechos: uma rampa do gelo de menos vinte a zero grau em vinte segundos; um patamar em zero grau, a fusão, de vinte a cento e oitenta segundos; uma rampa da água de zero a cem graus, de cento e oitenta a trezentos e oitenta segundos; um patamar em cem graus, a ebulição, de trezentos e oitenta a mil quatrocentos e sessenta segundos; e uma rampa curta do vapor até cento e vinte graus, terminando em mil quatrocentos e oitenta segundos. Em cada patamar está escrito quais fases coexistem.
500 g de água, de gelo a −20 °C a vapor a 120 °C, com 250 cal/s. O patamar da fusão dura 160 s (500×80/250500 \times 80 / 250); o da ebulição, 1 080 s (500×540/250500 \times 540 / 250). A largura do patamar é mL/PmL/P: só mede energia quando a potência é conhecida e constante. Diagrama autoral.

Exemplo resolvido (ler a curva ao contrário). O gráfico acima foi obtido com um aquecedor de 250 cal/s sobre 500 g de uma amostra. Quais são o calor latente de fusão e o calor específico do líquido? Patamar de fusão: durou de 20 s a 180 s, ou seja, 160 s; energia recebida 250×160=40 000250 \times 160 = 40\,000 cal; por grama, Lf=40 000/500=80L_f = 40\,000/500 = 80 cal/g. Rampa do líquido: de 180 s a 380 s, 200 s, logo 50 000 cal, para subir 100 °C em 500 g: c=50 000/(500×100)=1c = 50\,000/(500 \times 100) = 1 cal/(g·°C). É água. Conferência: o patamar de ebulição, 1 080 s, dá 250×1 080/500=540250 \times 1\,080/500 = 540 cal/g, o valor tabelado de LvL_v. Se o gráfico tivesse o eixo horizontal em energia, em vez de tempo, a leitura seria direta; com tempo, a potência é o fator de conversão, e uma potência variável (fogão que oscila, perdas para o ar) desmancha a proporção.

"A temperatura sobe enquanto ferve"

Não sobe. A água fervendo numa panela aberta ao nível do mar está a 100 °C com o fogo baixo e a 100 °C com o fogo alto; o fogo alto só produz vapor mais depressa, gastando gás à toa. Um item de 2016 (2.ª etapa) formulou a regra sem tropeço: “Durante a transição de fase de sólido para líquido de determinada substância pura, a temperatura mantém-se constante, sendo todo o calor utilizado para a transição de fase”. A banca deu C. Repare em substância pura: uma mistura (água salgada, uma liga, um óleo) muda de fase ao longo de um intervalo de temperatura, porque a composição das fases vai mudando, e o patamar deixa de ser nítido. Em 2010, dentro do bloco de uma termelétrica, o mesmo patamar apareceu na caldeira da usina: “Durante o processo de vaporização na caldeira, a temperatura da água permanece constante”, C.

A água nem sempre ferve a 100 °C: a pressão decide

Os 100 °C são a temperatura de ebulição da água a 1 atm, a pressão média ao nível do mar. Mude a pressão sobre o líquido e a temperatura de ebulição muda junto: quanto maior a pressão que pesa sobre a água, mais alta a temperatura em que ela ferve; quanto menor, mais baixa. A tabela é a mesma que a engenharia usa para caldeiras e a mesma que explica a cozinha.

Temperatura de ebulição da água em função da pressão
pressão sobre a água onde a água ferve a
0,33 atm (34 kPa) cume do Everest, 8 850 m ≈ 71 °C
0,65 atm (66 kPa) La Paz, 3 600 m ≈ 88 °C
0,87 atm (88 kPa) Brasília, 1 170 m ≈ 96 °C
1 atm (101 kPa) nível do mar 100 °C
1,8 atm (180 kPa) panela de pressão doméstica (válvula de 0,8 kgf/cm²) ≈ 117 °C
2 atm (200 kPa) panela de pressão “de 1 kgf/cm²” ≈ 120 °C
218 atm ponto crítico 374 °C (acima disso não há ebulição)

Regra de bolso perto do nível do mar: a temperatura de ebulição cai cerca de 1 °C a cada 300 m de altitude. A pressão atmosférica cai aproximadamente 12 % por quilômetro nos primeiros quilômetros.

Gráfico da temperatura de ebulição da água, de sessenta a cento e trinta graus, contra a pressão, de zero a dois atmosferas e meio. A curva sobe e vai ficando mais deitada. Seis pontos marcados: Everest a zero vírgula trinta e três atmosferas e setenta e um graus; La Paz a zero vírgula sessenta e cinco e oitenta e oito graus; Brasília a zero vírgula oitenta e sete e noventa e seis graus; nível do mar a um atmosfera e cem graus; panela de pressão doméstica a um vírgula oito e cento e dezessete graus; e dois atmosferas e cento e vinte graus. Uma faixa à esquerda está rotulada montanha, ferve antes, e uma faixa à direita, panela, ferve depois.
A curva de ebulição da água: a mesma substância ferve a 71 °C no Everest e a 117 °C dentro da panela de pressão. Ler para cima é a panela; ler para baixo é a montanha. Os valores são os da tabela de saturação da água, arredondados. Diagrama autoral.

Por que a panela cozinha mais depressa. Não é a pressão que amolece o feijão; é a temperatura da água líquida, que na panela fechada passa dos 100 °C. Na panela aberta, o líquido estaciona em 100 °C por mais chama que receba; na de pressão, o vapor acumulado eleva a pressão interna até o ponto em que a válvula alivia (1,8 a 2 atm), e a ebulição só começa entre 117 e 120 °C. Como qualquer reação química, as do cozimento aceleram com a temperatura: uns 20 °C acima cortam o tempo pela metade ou mais. Os quatro elos dessa explicação, a pressão sobe, a ebulição sobe com ela, o líquido fica mais quente, a reação anda mais depressa, são os mesmos que o item 74 da 2.ª etapa de 2021 encadeou numa única frase: “Para cozinhar alimentos em água no menor tempo possível, é correto utilizar uma panela de pressão, a fim de manter a água no estado líquido a uma temperatura maior possível, pois a temperatura de ebulição da água aumenta com o aumento da pressão”. Gabarito C. Um enunciado comprido, que explica cada passo, não é indício de erro: avalie elo por elo, não o tamanho.

Por que a montanha atrasa o macarrão. O inverso: em La Paz a água ferve a 88 °C e não passa disso, e a massa cozinha numa água 12 °C mais fria que a do nível do mar. Em Brasília o efeito é menor, mas existe: 96 °C. É por isso que receitas de bolo e de café mudam com a altitude, e por isso que um ovo cozido no Everest fica mole por mais que se espere: a 71 °C a clara mal coagula.

Brasília ferve a 96 °C, e a banca sabe disso

Na 3.ª etapa de 2014, num bloco de Química sobre hidrogenação de óleos, o item 91 dizia: “Em Brasília, cuja pressão atmosférica é inferior à pressão atmosférica ao nível do mar, uma reação de hidrogenação a 100 ºC não pode ser realizada em banho de água pura, pois a água entrará em ebulição a temperatura inferior a 100 ºC. Entretanto, se utilizado banho de água com sal, a temperatura de ebulição pode ser ajustada para outros valores, inclusive para valores superiores a 100 ºC”. Gabarito C. A primeira metade é esta seção; a segunda é a Química das soluções: um soluto não volátil (sal) eleva a temperatura de ebulição do solvente, e quanto mais sal, mais alta. Água pura em Brasília não passa de 96 °C; água salgada pode passar de 100 °C.

Menos pressão, menos energia até evaporar. Um item de 2018 (2.ª etapa), num bloco sobre “bombas de água” lançadas de avião em incêndios florestais, afirmava: “Comparativamente, em alta altitude e, consequentemente, sob menor pressão, determinado volume de água absorverá menos energia antes de evaporar do que aquela que absorveria se estivesse em baixa altitude”. Gabarito C, e a leitura é a da curva: em altitude a água ferve numa temperatura menor, logo o trecho de calor sensível até a ebulição é mais curto (mc ΔTmc\,\Delta T com ΔT\Delta T menor). O calor latente de vaporização até sobe um pouco quando a temperatura de ebulição cai (580 cal/g a 37 °C contra 540 a 100 °C), mas para uma diferença de 10 ou 20 °C na ebulição o efeito na parcela sensível domina a leitura da banca, e o item foi escrito para ser julgado pela temperatura de ebulição.

Pressão de vapor: o equilíbrio entre líquido e vapor

Tudo o que a seção anterior descreve nasce de uma única grandeza. Tampe um copo de água pela metade. Moléculas da superfície do líquido escapam para o ar acima (evaporam); moléculas do vapor batem na superfície e voltam (condensam). No começo há mais saída que volta; a quantidade de vapor cresce; a taxa de volta cresce junto; em pouco tempo as duas taxas se igualam e o vapor satura o espaço. A pressão que esse vapor exerce no equilíbrio é a pressão de vapor (ou pressão máxima de vapor) da substância àquela temperatura.

Pressão de vapor e a condição de ebulição

A pressão de vapor pv(T)p_v(T) de um líquido é a pressão do vapor em equilíbrio com o líquido a uma dada temperatura. Ela só depende da temperatura (e da substância): não depende da quantidade de líquido nem do volume do recipiente, e cresce depressa com TT.

água a pvp_v
0 °C 0,61 kPa (0,006 atm)
20 °C 2,3 kPa
37 °C 6,3 kPa
60 °C 20 kPa
80 °C 47 kPa
96 °C 88 kPa
100 °C 101 kPa = 1 atm
120 °C 199 kPa ≈ 2 atm

Condição de ebulição: um líquido ferve quando sua pressão de vapor iguala a pressão externa sobre ele, pv(Teb)=pextp_v(T_{eb}) = p_{\text{ext}}. Só então uma bolha de vapor formada no interior do líquido consegue existir sem ser esmagada pela pressão de fora; ela cresce, sobe e estoura: é a fervura. Por isso a tabela da ebulição é a tabela da pressão de vapor lida ao contrário: a 1 atm a água ferve a 100 °C porque a 100 °C sua pressão de vapor vale 1 atm; em Brasília, onde o ar pesa 0,87 atm, basta a temperatura em que pv=88p_v = 88 kPa, ou seja, 96 °C.

A condição de ebulição resolve as três cenas da abertura de uma vez. Panela de pressão: a pressão externa sobre a água é a do vapor preso, 2 atm; a água precisa chegar a 120 °C para que pvp_v iguale isso. Montanha: a pressão externa é menor, e pvp_v a iguala antes. Câmara de vácuo: sobre um copo de água a 40 °C, baixe a pressão até 7,4 kPa e ela borbulha morna, sem fogo nenhum; a ebulição não exige calor, exige pv=pextp_v = p_{\text{ext}}. Foi exatamente esta terceira cena o item tipo C que fechou o bloco de 2021, adiante.

"A água sempre ferve a 100 °C"

É a afirmação mais repetida e mais errada da termologia escolar. 100 °C é a temperatura de ebulição a 1 atm, e só. A prova não costuma dizer “errado, porque em Brasília é 96”; ela monta o item de modo que quem carrega os 100 °C como constante universal erra: a panela que mantém a água líquida acima de 100 °C (2021/74), a altitude em que se evapora com menos energia (2018/75), o banho de água pura que não chega a 100 °C em Brasília (PAS 3 2014/91). Sempre que ler “temperatura de ebulição”, pergunte: a que pressão?

Evaporação não é ebulição

Roupa seca no varal sem que a água chegue perto de 100 °C. Uma poça some numa tarde. O suor esfria a pele. Nada disso é ebulição: é evaporação, a vaporização que acontece só pela superfície, em qualquer temperatura, molécula a molécula, quando uma molécula da superfície ganha, numa colisão, energia suficiente para escapar da atração das vizinhas. A ebulição é outra coisa: bolhas de vapor que nascem dentro do líquido, em toda a massa, numa temperatura definida, aquela em que a pressão de vapor iguala a pressão externa.

Evaporação × ebulição
evaporação ebulição
onde só na superfície livre em toda a massa (bolhas)
temperatura qualquer; o líquido não precisa esquentar fixa, Teb(p)T_{eb}(p); não passa dela
ritmo lento, contínuo rápido, tumultuoso
depende de temperatura, área da superfície, vento, umidade do ar, natureza do líquido pressão externa e natureza do líquido
exemplos na prova varal, suor, poça, ciclo da água, climatizador, moringa panela, caldeira, montanha, câmara de vácuo

Os quatro fatores que aceleram a evaporação: líquido mais quente (mais moléculas com energia para escapar); superfície maior (roupa estendida, não amassada); vento (leva embora o vapor que se acumula e permitiria a volta); ar mais seco (menos vapor no ar, menos moléculas voltando). Um líquido volátil (álcool, acetona) evapora mais depressa que a água à mesma temperatura porque tem pressão de vapor maior.

Dois recipientes lado a lado. No da esquerda, água a vinte e cinco graus, sem chama, com algumas moléculas escapando só pela superfície e uma seta de vento passando por cima; legenda evaporação, qualquer temperatura, só na superfície, resfria o líquido. No da direita, água a cem graus sobre uma chama, com bolhas de vapor nascendo no fundo, crescendo e estourando na superfície; legenda ebulição, temperatura fixa, em toda a massa, pressão de vapor igual à pressão externa. Embaixo, uma lista dos fatores que aceleram a evaporação: temperatura, área, vento e ar seco.
À esquerda, a evaporação: só a superfície, em qualquer temperatura, mais rápida com calor, área, vento e ar seco. À direita, a ebulição: bolhas em toda a massa, numa temperatura fixada pela pressão externa. Diagrama autoral.

A evaporação resfria. As moléculas que escapam são as mais rápidas; as que ficam têm, em média, menos energia, e a temperatura do líquido cai. Cada grama de água que evapora da pele leva cerca de 580 cal, retiradas do corpo: é o termostato do suor, e é por isso que o vento na pele molhada gela e que o mesmo calor de 35 °C é suportável em Brasília, com ar seco, e sufocante em Manaus, com ar úmido, onde o suor não evapora. A moringa de barro, o climatizador evaporativo e os ventiladores com névoa usam a mesma conta. Um item da 2.ª etapa de 2007 partia de uma mina de Joanesburgo com trabalhadores presos a 2 200 m abaixo do solo e propunha refrigerar as galerias “fazendo uso do calor latente de vaporização da água, visto que, quando vaporizada, sob ventilação forçada, a água consegue absorver calor do ar, resfriando o ambiente”; a banca deu C: o calor latente como recurso, não como custo.

Na prova. O item que separa as duas palavras veio em 2008 (2.ª etapa), num tipo C sobre o ciclo da água: “Assinale a opção que indica corretamente o processo físico e a variável natural, nessa ordem, dos quais depende o ciclo da água”, com as opções solidificação do vapor de água e vento / evaporação da água e temperatura do ar / ebulição e chuva / sublimação e umidade relativa do ar. Gabarito B: rio e mar não fervem; o que enche a atmosfera de vapor é a evaporação, governada pela temperatura. Regra de leitura: varal, suor, poça, ciclo da água, climatizador e moringa são cenários de evaporação; panela, caldeira, altitude e câmara de vácuo são cenários de ebulição.

O diagrama de fases: pressão e temperatura num só mapa

Junte numa só figura tudo o que foi dito: um gráfico com a pressão no eixo vertical e a temperatura no horizontal. Cada ponto do plano é um par (T,p)(T, p), um estado; cada região é a fase estável naquele par; cada curva que separa duas regiões é o conjunto de pares em que as duas fases coexistem em equilíbrio. Ler o diagrama é ler um mapa: onde estou, e o que cruzo quando me movo.

Curvas, ponto triplo e ponto crítico

Três curvas separam três regiões:

  • curva de fusão (sólido | líquido): para cada pressão, a temperatura em que o sólido derrete;
  • curva de vaporização (líquido | vapor): a pressão de vapor em função da temperatura, a mesma tabela da seção anterior; sobre ela, líquido e vapor coexistem, e é nela que a ebulição acontece;
  • curva de sublimação (sólido | vapor): a pressão de vapor do sólido.

As três se encontram no ponto triplo, o único par (T,p)(T, p) em que sólido, líquido e vapor coexistem. Para a água: 0,01 °C e 0,006 atm (611 Pa). A curva de vaporização termina no ponto crítico: 374 °C e 218 atm para a água. Acima da temperatura crítica não existe mais diferença entre líquido e gás, por mais que se comprima; não há ebulição, não há superfície, só um fluido supercrítico.

Movimentos no mapa: aquecer a pressão constante (isobárico) é andar para a direita numa horizontal; comprimir a temperatura constante (isotérmico) é subir numa vertical; descomprimir é descer. Atravessar uma curva significa trocar de fase; deslocar-se sem sair de uma região significa apenas esquentar, resfriar, comprimir ou expandir a fase que já se tem.

Mapa pressão por temperatura da água, sem escala, com a pressão no eixo vertical e a temperatura no horizontal. Do ponto triplo, marcado a zero vírgula zero um grau e zero vírgula zero zero seis atmosferas, saem três curvas: a de sublimação desce para a esquerda, a de fusão sobe quase vertical pendendo para a esquerda, e a de vaporização sobe para a direita até o ponto crítico a trezentos e setenta e quatro graus e duzentas e dezoito atmosferas. Regiões rotuladas sólido, líquido, vapor e, além do ponto crítico, fluido supercrítico. Uma linha horizontal a um atmosfera cruza a fusão em zero grau e a vaporização em cem graus; outra a dois atmosferas cruza a vaporização em cento e vinte graus, marcada panela; outra a zero vírgula oitenta e sete cruza em noventa e seis graus, marcada Brasília. Três setas numeradas mostram os movimentos: a seta um desce da água a quarenta graus até a curva de vaporização, a seta dois percorre a horizontal de um atmosfera para a direita, e a seta três sobe do gelo a menos dois graus até cruzar a curva de fusão.
O mapa da água, sem escala. Na horizontal de 1 atm o gelo funde a 0 °C e a água ferve a 100 °C; na de 2 atm (panela) a ebulição só vem a 120 °C; na de 0,87 atm (Brasília), a 96 °C. Descer na vertical a partir de água a 40 °C leva à curva de vaporização em 0,07 atm: a água ferve morna (câmara de vácuo). Subir na vertical a partir de gelo a −2 °C acaba na curva de fusão, que pende para a esquerda: o gelo derrete comprimido (regelo). Abaixo de 0,006 atm o líquido não existe e o gelo só sublima. Diagrama autoral.

Exemplo resolvido (três viagens no mapa). Use a figura acima; a numeração das setas é a das viagens. Viagem 1, descomprimir água morna: um copo de água a 40 °C entra numa câmara de vácuo e a bomba vai baixando a pressão; no mapa, o ponto desce na vertical de 40 °C. A 7,4 kPa (0,07 atm), que é a pressão de vapor da água a 40 °C, a vertical encontra a curva de vaporização e a água ferve sem ter recebido calor algum: as bolhas nascem porque a pressão de fora deixou de esmagá-las. Viagem 2, aquecer a 1 atm: gelo a −10 °C numa panela aberta ao nível do mar; o ponto anda para a direita na horizontal de 1 atm, toca a curva de fusão em 0 °C (o gelo derrete), percorre a região líquida e toca a de vaporização em 100 °C (a água ferve). A curva de aquecimento da seção do patamar é esta mesma viagem, só que registrada contra o tempo. Na horizontal de 0,87 atm, a de Brasília, o segundo encontro viria em 96 °C. Viagem 3, comprimir gelo frio: gelo a −2 °C sob uma prensa; o ponto sobe na vertical. Para quase toda substância a curva de fusão se afasta para a direita e a vertical nunca a alcança; para a água, que a inclina para a esquerda, a vertical a cruza por volta de 270 atm (uns 135 atm por grau), e o gelo vira água sem esquentar. Nas três viagens vale a mesma leitura: quem atravessa uma curva troca de fase; quem fica na região só altera temperatura ou pressão da fase em que está.

Na prova. O bloco de 2021 (2.ª etapa, itens 74 a 80) foi inteiro uma prova de leitura do mapa. O texto-base falava da música Cabaça d’água e de saneamento e não fornecia um só dado físico; o que sustentava os quatro itens de Física era a figura, um gráfico p×Tp \times T da água em que apareciam as três curvas de coexistência, o ponto triplo e a temperatura crítica. O item 79 definia o termo que usava, “No estado super-resfriado da água, um estado metaestável, a temperatura da água diminui abaixo do ponto de solidificação sem que ela mude de fase”, e pedia para localizar esse estado “por um par pressão-temperatura localizado entre as curvas de fusão e sublimação”. Água ainda líquida numa temperatura menor que a de fusão ocupa, no mapa, um ponto mais frio que a curva de fusão e, àquela pressão, acima da curva de sublimação: isto é, dentro do território rotulado “sólido”, cujas fronteiras são justamente essas duas curvas. O par está entre elas; a fase é que está fora do lugar. Gabarito C, sem nenhuma conta. O item 80, tipo C, perguntava como “vaporizar a água sem aumentar a sua temperatura”: cruzar a curva de fusão em um resfriamento isobárico (A), de sublimação em uma compressão isotérmica (B), de vaporização em um aquecimento isobárico © ou de vaporização em uma descompressão isotérmica (D). As opções A e B cruzam curvas que não levam o líquido a vapor; a C vaporiza, mas aquecendo, o que o enunciado proíbe. Fica D, a viagem 1 do exemplo acima. Nenhuma fórmula: leitura.

A anomalia da água: apertar o gelo o derrete

Na maioria das substâncias, o sólido é mais denso que o líquido, e a curva de fusão inclina para a direita: mais pressão, fusão mais alta, porque comprimir favorece a fase mais compacta, que é o sólido. A água faz o contrário. O gelo flutua: sua densidade, 0,92 g/cm³, fica abaixo da do líquido, 1,00 g/cm³ (é também por isso que a garrafa cheia estoura no congelador), de modo que a fase compacta, no caso da água, é a líquida. Comprimir o gelo favorece a água, e a curva de fusão inclina para a esquerda: mais pressão, fusão mais baixa.

A curva de fusão da água inclina para a esquerda

A inclinação da curva de fusão é dada pela relação de Clapeyron, dpdT=LT Δv\dfrac{dp}{dT} = \dfrac{L}{T\,\Delta v}, em que Δv\Delta v é a variação de volume por unidade de massa ao fundir. Para quase tudo, Δv>0\Delta v > 0 (o líquido ocupa mais) e a curva sobe para a direita. Para a água, Δv<0\Delta v < 0 (o líquido ocupa menos) e a curva sobe para a esquerda. O efeito é pequeno em valor: são necessários cerca de 135 atm para baixar a temperatura de fusão do gelo em 1 °C. Mas o sentido é o que a prova cobra, e é único entre as substâncias comuns (bismuto e antimônio também o têm).

O regelo e o fio que atravessa o gelo. Pendure um fio fino com dois pesos nas pontas sobre um bloco de gelo a 0 °C. Sob o fio a pressão é grande e a temperatura de fusão cai abaixo de 0 °C: o gelo ali derrete, o fio afunda um pouco, e a água que passa para cima dele, já fora da pressão, volta a congelar, devolvendo o calor latente que o fio conduz para baixo e alimenta a fusão seguinte. O fio atravessa o bloco inteiro e o deixa inteiro: regelo. O item 78 da 2.ª etapa de 2021 descreveu exatamente isso e recebeu C: “Ao se colocar sobre um pedaço de gelo um fio de náilon com dois pesos nas pontas, é possível que o fio atravesse o gelo sem cortá-lo, porque a temperatura de fusão do gelo diminui com o aumento da pressão”. A demonstração funciona porque o gelo do experimento já está a 0 °C, na beira da fusão: uma queda de centésimos de grau basta.

O patinador não desliza (só) por causa da pressão

Durante um século, os livros explicaram a patinação pelo regelo: o peso do patinador sobre a lâmina fina derreteria o gelo e ele deslizaria sobre uma película de água. A conta desmente a explicação como causa principal. Um patinador de 60 kg sobre uma lâmina de 30 cm por 3 mm exerce cerca de 7 atm, o que baixa a temperatura de fusão em uns 0,05 °C: suficiente a −0,01 °C, inútil a −10 °C, temperatura em que se patina normalmente. A película de água existe, mas vem sobretudo do atrito, que aquece a superfície, e de uma camada superficial do gelo que é desordenada mesmo abaixo de 0 °C. O sentido da anomalia está certo; o que muda é o tamanho do efeito. Em prova, o regelo com fio e pesos (2021/78) é a aplicação correta; “o patinador derrete o gelo com o peso” é a versão que a banca pode usar como distrator.

Gelo seco não derrete: o diagrama do CO₂

O dióxido de carbono sólido, o gelo seco, sai da caixa a −78,5 °C e, sobre a mesa, some sem molhar nada: passa direto a gás. Não é teimosia do material; é o mapa. O ponto triplo do CO₂ fica em −56,6 °C e 5,1 atm, ou seja, acima da pressão atmosférica. A horizontal de 1 atm passa por baixo do ponto triplo e nunca entra na região líquida: cruza só a curva de sublimação, a −78,5 °C. À pressão ambiente, CO₂ líquido não existe; para vê-lo é preciso passar de 5,1 atm (o extintor de CO₂ guarda o gás liquefeito a uns 60 atm à temperatura ambiente, abaixo do ponto crítico de 31 °C e 73 atm).

Diagrama de fases do dióxido de carbono, fora de escala, ao lado de uma miniatura do diagrama da água para comparação. No do dióxido de carbono, o ponto triplo está a menos cinquenta e seis vírgula seis graus e cinco vírgula um atmosferas, acima da linha horizontal de um atmosfera; a curva de fusão inclina para a direita; o ponto crítico está a trinta e um graus e setenta e três atmosferas. A linha de um atmosfera cruza só a curva de sublimação, a menos setenta e oito vírgula cinco graus, e está marcada gelo seco sublima. Um ponto a vinte e cinco graus e sessenta atmosferas, na região líquida, está marcado extintor. Na miniatura da água, o ponto triplo fica abaixo de um atmosfera e a curva de fusão inclina para a esquerda.
O CO₂ tem o ponto triplo acima de 1 atm: ao ar livre, a horizontal de 1 atm nunca toca a região líquida, e o gelo seco sublima a −78,5 °C. A curva de fusão inclina para a direita, como na maioria das substâncias; a da água, na miniatura, é a exceção. Fora de escala. Diagrama autoral.

A “fumaça” branca que escorre do gelo seco não é CO₂, que é invisível: é o vapor de água do ar que condensa em gotículas ao encontrar o gás gelado, a mesma neblina que sai do congelador aberto. Sublimação é também o que faz a neve sumir em dias secos de sol sem derreter, a naftalina desaparecer do armário e a liofilização funcionar: congela-se o café ou a fruta, baixa-se a pressão abaixo de 0,006 atm e o gelo passa direto a vapor, levando a água embora sem cozinhar o alimento.

"O gelo seco derrete"

Não derrete, sublima, e o motivo está no mapa: o ponto triplo do CO₂ (5,1 atm) fica acima de 1 atm. A regra, válida para toda substância: com a pressão abaixo da do ponto triplo, a fase líquida não tem lugar no mapa; o sólido aquecido passa direto a vapor. Para a água, cujo ponto triplo está em 0,006 atm, isso só acontece em vácuo (liofilização) ou parcialmente, em ar muito seco (a neve que evapora). Para o CO₂, acontece na mesa da cozinha.

Sobrefusão e superaquecimento: quando a fase atrasa

O mapa diz qual fase é estável em cada par (T,p)(T, p); não diz quanto tempo a substância leva para chegar lá. Uma mudança de fase precisa começar em algum lugar, um núcleo (um cristal minúsculo, uma bolha minúscula), e formar esse núcleo tem um custo. Sem ele, a fase velha pode sobreviver do lado errado da curva: é um estado metaestável.

Sobrefusão (super-resfriamento): água muito pura, em repouso, sem partículas em suspensão, pode ser resfriada a −5, −10, até −40 °C em gotas minúsculas, e continuar líquida. Basta um choque, um grão de poeira ou um cristal de gelo para a solidificação disparar de uma vez, e a temperatura sobe até 0 °C enquanto parte da água congela, porque o calor latente liberado aquece o restante. É o que acontece com a garrafa de água ou de cerveja esquecida no congelador, que congela quando se abre; e é o estado das gotas de nuvem abaixo de 0 °C, que formam granizo quando encontram um núcleo. Foi o cenário do item 79 de 2021: água líquida num par (T,p)(T, p) que o mapa marca como sólido.

Superaquecimento: o inverso, um líquido acima da sua temperatura de ebulição sem ferver, por falta de um ponto de partida para as bolhas. Água aquecida no micro-ondas num copo liso e limpo pode passar de 100 °C sem borbulhar e ferver violentamente ao receber a colher ou o pó de café. Por isso se põe uma pedra porosa ou um caco de porcelana na água que se vai destilar: para dar às bolhas onde nascer.

Calefação: a gota de água que cai na chapa a 300 °C não evapora na hora: salta e dança por segundos. O fundo da gota vaporiza tão depressa que forma um colchão de vapor que a sustenta e a isola da chapa (efeito Leidenfrost). É a terceira forma de vaporização da tabela da primeira seção, e o teste da chapa quente na cozinha.

Umidade relativa e orvalho

O ar sempre tem vapor de água, mas há um limite: a pressão de vapor de saturação daquela temperatura, a mesma pv(T)p_v(T) da tabela. Ar a 30 °C comporta vapor até 4,2 kPa; ar a 10 °C, até 1,2 kPa. A umidade relativa (UR) é a fração desse máximo que o ar já contém:

UR=pvapor no arpv(T)×100 %.\text{UR} = \frac{p_{\text{vapor no ar}}}{p_v(T)} \times 100\,\%.

Umidade relativa é uma fração, não uma quantidade

Duas massas de ar com a mesma quantidade de vapor têm umidades relativas diferentes se estão a temperaturas diferentes: a quente comporta mais, então está “menos cheia”. É por isso que a UR sobe de madrugada (o ar esfria, o denominador cai) e despenca à tarde em Brasília no fim da seca: 14 % a 35 °C significa que o ar contém só 0,14×5,6≈0,80{,}14 \times 5{,}6 \approx 0{,}8 kPa de vapor. Se esse ar esfriar sem trocar vapor, a UR chega a 100 % quando pv(T)p_v(T) cair a 0,8 kPa, o que acontece perto de 3 °C: esse é o ponto de orvalho, a temperatura em que o vapor começa a condensar. Orvalho na grama, embaçado no espelho e gotas na lata gelada são o ar atingindo o ponto de orvalho junto a uma superfície fria. O ar seco de Brasília precisa esfriar 30 °C para orvalhar; o ar úmido do litoral, com UR de 80 % a 30 °C, orvalha a 26 °C, e por isso “sua” tudo à noite.

Gráfico da pressão de vapor de saturação da água, em quilopascal, de zero a oito, contra a temperatura, de zero a quarenta graus. A curva cresce cada vez mais depressa. Um ponto marcado Brasília à tarde, a trinta e cinco graus com umidade de catorze por cento, fica bem abaixo da curva, a zero vírgula oito quilopascal; uma seta horizontal para a esquerda leva esse ponto até a curva, em três graus, marcado ponto de orvalho. Outro ponto, litoral, a trinta graus e oitenta por cento, fica perto da curva, e sua seta chega à curva em vinte e seis graus.
A curva é o teto: quanto vapor o ar comporta a cada temperatura. A umidade relativa é a altura do ponto em relação ao teto. Esfriar o ar sem tirar vapor é andar para a esquerda até bater na curva: o ponto de orvalho. Brasília a 35 °C e 14 % orvalha só a 3 °C; o litoral a 30 °C e 80 % orvalha a 26 °C. Diagrama autoral.

Na prova. O bloco de 2008 (2.ª etapa), sobre árvores que absorvem água pelas folhas, trouxe a definição em negativo: “A umidade relativa do ar não expressa diretamente a quantidade de vapor de água existente na atmosfera”, gabarito C, porque ela é uma fração, relativa ao máximo daquela temperatura. O vizinho, item 113, afirmava que a absorção pelas folhas “ocorre quando a quantidade de vapor de água contida no ar atinge o ponto de saturação, condensa-se e forma gotículas de água”: E, o texto-base dizia que as árvores retiram vapor d’água da atmosfera, não gotas; o item inventou a condensação. Umidade é assunto de fronteira com a Geografia e a Biologia, e esta página só fixa o vocabulário; a física do ar como gás está em transformações gasosas.

Como a banca pergunta

Nas provas da 2.ª etapa de 2007 a 2025, o recorte “mudança de fase e pressão” rendeu itens em 2007, 2008, 2010, 2012, 2015, 2016, 2018 e 2021, com um bloco inteiro em 2021 (quatro itens de Física pendurados num diagrama de fases). O padrão é estável:

  • Vocabulário exato do patamar (2016/96, 2010/114; 2012/62 acrescenta que, na fusão a temperatura constante, a entropia do sal aumenta): “temperatura constante”, “substância pura”, “todo o calor utilizado na transição”. Item de definição, palavra por palavra; costuma ser C.
  • Sinal do calor com palavras da Química (2015/87, 2015/86, PAS 1 2012/38): endotérmico/exotérmico. Vaporizar e fundir absorvem; condensar e solidificar liberam.
  • Pressão e temperatura de ebulição (2021/74, 2018/75, PAS 3 2014/91): panela, altitude, Brasília. Cadeia causal completa; julgue os elos.
  • Leitura do diagrama (2021/79, 2021/80): localizar um estado, nomear a curva cruzada, distinguir isobárico de isotérmico. Sem fórmula.
  • A anomalia da água (2021/78): regelo; “a temperatura de fusão do gelo diminui com o aumento da pressão”.
  • Evaporação e umidade (2008/112–114, 2007/36): evaporação em qualquer temperatura; umidade relativa como fração; o calor latente como recurso de resfriamento.
  • Vizinhos disfarçados: o item 97 de 2016, que pergunta pela pressão de uma panela vazia posta no fogo, pertence à lei dos gases (o ar preso também aquece e sua pressão sobe, mesmo sem vapor): gabarito E, e o assunto é transformações gasosas. A curva de aquecimento com números (2016/108–110) e as contas com mLmL (2013/77, 2018/77, 2020/106) são calorimetria.

Os erros que a prova planta

Oito tropeços, um por linha
  1. “A água ferve a 100 °C” sem dizer a pressão. Só a 1 atm; 96 °C em Brasília, 120 °C na panela.
  2. Evaporação chamada de ebulição (ou vice-versa). Evaporação: superfície, qualquer temperatura. Ebulição: toda a massa, temperatura fixa pela pressão.
  3. “A temperatura sobe durante a mudança de fase.” Não sobe; fica no patamar enquanto houver as duas fases (substância pura, pressão constante).
  4. Sinal trocado na condensação e na solidificação. Ambas liberam calor. O vapor queima mais que a água quente por isso; o suor esfria por absorver.
  5. “Mais pressão, fusão mais alta” aplicado à água. Para a água é o contrário (regelo); para quase tudo o mais, é verdade.
  6. “Gelo seco derrete.” Sublima: seu ponto triplo (5,1 atm) está acima de 1 atm.
  7. Umidade relativa lida como quantidade de vapor. É fração do máximo daquela temperatura; ar quente com a mesma água tem UR menor.
  8. Confundir o mapa com o relógio. O diagrama diz qual fase é estável, não quando ela aparece: água super-resfriada é líquida num ponto marcado “sólido” (2021/79).

O essencial em meia página

  • Seis mudanças: fusão, vaporização e sublimação absorvem calor; solidificação, condensação e sublimação inversa liberam a mesma quantidade por grama (LL). Vaporização tem três espécies: evaporação, ebulição, calefação.
  • Patamar: substância pura mudando de fase a pressão constante fica em temperatura fixa, com as duas fases coexistindo; ali o calor é latente (Q=mLQ = mL), fora dali é sensível (Q=mcΔTQ = mc\Delta T). Água: Lf=80L_f = 80, Lv=540L_v = 540 cal/g.
  • Pressão de vapor pv(T)p_v(T): pressão do vapor em equilíbrio com o líquido; só depende da temperatura e cresce depressa com ela. Ferve quando pv=pextp_v = p_{\text{ext}}.
  • Ebulição e pressão: a temperatura de ebulição acompanha a pressão externa: sobe na panela (≈ 120 °C a 2 atm) e cai com a altitude (Brasília 96 °C, La Paz 88 °C, Everest 71 °C) ou no vácuo (ferve morna). Cerca de 1 °C a cada 300 m.
  • Evaporação × ebulição: superfície/qualquer temperatura/lenta × toda a massa/temperatura fixa/rápida. A evaporação acelera com temperatura, área, vento e ar seco, e resfria o líquido.
  • Diagrama de fases: pressão no eixo vertical, temperatura no horizontal; as curvas de fusão, de vaporização e de sublimação convergem no ponto triplo (água: 0,01 °C, 0,006 atm), e a de vaporização acaba no ponto crítico (água: 374 °C, 218 atm). Horizontal = isobárico; vertical = isotérmico; atravessar uma curva = trocar de fase.
  • Anomalia da água: gelo menos denso que a água, curva de fusão inclinada para a esquerda: mais pressão, fusão mais baixa (regelo, fio de náilon). Efeito pequeno: ≈ 135 atm por grau.
  • Gelo seco: ponto triplo do CO₂ em 5,1 atm, acima do ambiente; a 1 atm só sublima (−78,5 °C). Abaixo do ponto triplo não há líquido.
  • Metaestáveis: sobrefusão (líquido abaixo da fusão) e superaquecimento (líquido acima da ebulição) esperam um núcleo; o mapa dá a fase estável, não o tempo.
  • Umidade relativa = pvapor/pv(T)p_{\text{vapor}}/p_v(T); ponto de orvalho é a temperatura em que chega a 100 %.

Exercícios temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar o banco de questões. O conteúdo da aula continua disponível.

Flashcards temporariamente indisponíveis

Não foi possível consultar os cartões de revisão.

Mudanças de Estado Físico - Brasil Escola
Brasil Escola Oficial · 11:10
Introdução. Onze minutos com os estados físicos, os nomes das seis mudanças (fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação) e o que acontece com as partículas em cada uma, com a distinção entre evaporação, ebulição e calefação. É a seção “Três estados, seis nomes e um sinal” desta página; bom para assistir antes de ler e fixar a direção de cada nome.
Mudanças de fase: Entendendo o diagrama de fases!!!!
Café com química - Prof Michel · 14:52
Aprofundamento. Quinze minutos sobre o diagrama pressão × temperatura: regiões, curvas de fusão, vaporização e sublimação, ponto triplo e ponto crítico, com a demonstração do arame que atravessa o gelo (regelo) anunciada na descrição. Cobre as seções “O diagrama de fases é um mapa” e “A anomalia da água” e sustenta a leitura dos itens 78, 79 e 80 da 2.ª etapa de 2021.
Como a pressão atmosférica e o ponto de ebulição da água variam com a altitude?
Física Faz Sentido · 4:05
Aplicação. Quatro minutos gravados no deserto do Atacama, a mais de 4 000 m, mostrando a pressão atmosférica e a temperatura em que a água ferve em altitude, com as imagens dos gêiseres de El Tatio. É a seção “A água nem sempre ferve a 100 °C: a pressão decide” vista no campo: a montanha da tabela (La Paz, Brasília) e o item 75 da 2.ª etapa de 2018.
Q31/32 - ENEM 1999 - As vantagens da panela de pressão e o diagrama de fases da água
FisicaInterativa.Com · 4:45
Resolução. Cinco minutos com duas questões do ENEM 1999 sobre a panela de pressão, resolvidas em cima do diagrama de fases da água: a válvula que controla a pressão, a temperatura de ebulição que sobe e a leitura da curva de vaporização. Junta as seções “A pressão decide” e “O diagrama de fases é um mapa”, no mesmo formato do item 74 da 2.ª etapa de 2021.
Rota PAS 2
Termologia: temperatura, calor e calorimetria · PAS 2

Fontes desta página

Os materiais abaixo contribuíram para a explicação e os exemplos deste assunto.

  • Rota PAS 2 — Termologia: temperatura, calor e calorimetria · Mudança de fase e pressão: por que a panela de pressão funciona (patamar e coexistência, ebulição × pressão, fusão da água × pressão, diagrama de fases com ponto triplo, as três viagens no diagrama, umidade relativa, itens 2016/96–97, 2010/114, 2015/87, 2008/112 e 114, armadilha evaporação × ebulição); Calor sensível e calor latente (só o que é mudança de fase: Q = mL, L_f = 80 e L_v = 540 cal/g, patamares da curva de aquecimento, item 2007/36); Antes de começar: dez minutos de aquecimento (rampa e patamar); Leia como na prova: um bloco de 7 itens (bloco de 2021, itens 74, 78, 79 e 80); Como a banca cobra (histórico do recorte); Exercícios (itens 5 e 17)

    Recorte por assunto: os estados e as seis mudanças, o patamar, a dependência das temperaturas de mudança com a pressão, pressão de vapor e condição de ebulição, evaporação × ebulição, diagrama de fases da água e do CO₂, anomalia da água e regelo, metaestabilidade, umidade relativa. A página acrescenta a tabela de temperaturas de ebulição por pressão (Everest, La Paz, Brasília, panela), a tabela de pressão de vapor, a condição p_v = p_ext, a curva T × t a potência constante, o cálculo honesto do regelo no patinador (≈ 135 atm por grau), o diagrama do CO₂ com o extintor e a liofilização, calefação e superaquecimento, o ponto de orvalho com os números de Brasília (35 °C, 14 %), os itens 2015/86, 2018/75, 2008/113, 2012/62 e PAS 3 2014/91 verbatim. Calorimetria (Q = mL com conta, gelo na água) fica em calorimetria; temperatura e escalas em temperatura-e-calor; a lei dos gases (item 2016/97) em transformacoes-gasosas; condução, convecção e radiação em propagacao-de-calor.

  • Cadernos e gabaritos oficiais do PAS/UnB (Cebraspe) · PAS 2 2007 (item 36, mina de Joanesburgo), 2008 (itens 112, 113 e 114, árvores que absorvem água pelas folhas), 2010 (item 114, caldeira), 2012 (item 62, helióstato), 2015 (itens 86 e 87, termelétrica), 2016 (itens 96, 97, 108, 109 e 110, explosão da panela e curva de aquecimento), 2018 (itens 75 e 77, bombas de água), 2020 (item 106, terebintina), 2021 (itens 74, 78, 79 e 80, Cabaça d'água e diagrama de fase da água); PAS 1 2012 (item 38, suor do atleta); PAS 3 2014 (item 91, hidrogenação em Brasília)

    Itens reproduzidos verbatim dos cadernos em texto; gabaritos conferidos nos arquivos GAB e em utils/material/PAS/pesquisa/classificacao[-pas2|-pas3]/AAAA.json. As figuras impressas (diagrama de fase da água de 2021, esquema do ciclo da termelétrica de 2015, esquema do helióstato de 2012, equação de hidrogenação de 2014) foram descritas em texto neutro no suporte das questões. Os itens 2007/36, 2010/114, 2016/108–110, 2018/77 e 2020/106 (2.ª etapa) e 2012/38 (1.ª etapa) são reutilizados por GUID da página calorimetria; o item 2015/86, da página geracao-de-energia-eletrica.